根據最近一項研究，一種治療糖尿病的有前途的方法是移植的胰島細胞在血糖水平過低時產生胰島素。但是，接受這種移植的患者必須服用藥物以防止其免疫係統排斥移植的細胞，因此這種治療方法並不常用。

為幫助使這種療法更可行，麻省理工學院的研究人員現已設計出一種方法，將治療細胞封裝在柔性保護裝置中，該裝置可防止免疫排斥，同時仍允許氧氣和其他關鍵營養素到達細胞。這些細胞可以在需要時泵出胰島素或其他蛋白質。

丹尼爾·安德森(Daniel Anderson)表示：“我們的願景是建立一個可以在患者體內植入的活藥工廠，該工廠可以分泌患者所需的藥物。我們希望可以將這種技術用於治療許多不同的疾病，包括糖尿病。” ，化學工程副教授，麻省理工學院的科赫綜合癌症研究所和醫學工程與科學研究所的成員，也是該論文的資深作者。

在對小鼠的研究中，研究人員表明，經過基因工程改造的人類細胞至少可以存活五個月，他們相信它們可以持續更長的時間，以實現對諸如糖尿病或血友病等慢性疾病的長期治療。

科赫研究所的研究科學家Suman Bose是該論文的主要作者，該論文今天發表在《Nature Biomedical Engineering》雜誌上。

1型糖尿病患者通常每天必須注射幾次胰島素，以使其血糖水平保持在健康範圍內。自1999年以來，少數糖尿病患者已經接受了移植的胰島細胞，這些胰島細胞可以接管其無功能的胰腺。盡管治療通常是有效的，但這些患者必須服用的免疫抑製劑使它們容易感染，並可能產生其他嚴重的副作用。

幾年來，安德森(Anderson)的實驗室一直在研究保護移植細胞免受宿主免疫係統侵害的方法，因此不再需要免疫抑製劑藥物。

安德森說：“我們希望能夠將細胞植入可以分泌胰島素等治療因子但又能防止它們被人體排斥的患者體內。” “如果您能製造出可以保護這些細胞並且不需要免疫抑製的設備，那麼您確實可以幫助很多人。”

為了保護移植的細胞免受免疫係統的影響，研究人員將它們安置在由矽基彈性體(聚二甲基矽氧烷)和特殊的多孔膜製成的設備中。 “它的剛度幾乎與組織相同，並且要使其足夠薄，以便可以包裹器官。”

然後，他們用稱為THPT的小分子藥物在設備的外表麵上塗膜。在先前的研究中，研究人員發現這種分子可以幫助預防纖維化，這種纖維化是在免疫係統攻擊異物時導致的疤痕組織的堆積。

該設備包含一個多孔膜，可使移植的細胞從血流中獲取營養和氧氣。這些孔必須足夠大，以允許營養物質和胰島素通過，但是必須足夠小，以使免疫細胞(例如T細胞)無法進入並攻擊移植的細胞。

在這項研究中，研究人員測試了孔徑在400納米至3微米範圍內的聚合物塗層，發現尺寸在800納米至1微米之間是最佳的。在這種大小下，小分子和氧氣可以通過，但T細胞不能通過。迄今為止，人們一直認為1微米的孔太大，無法阻止細胞排斥。

在對糖尿病小鼠的一項研究中，研究人員表明，在微型設備內移植的大鼠胰島在小鼠中維持正常的血糖水平超過10周。

研究人員還用人類胚胎腎細胞測試了這種方法，人類胚胎腎細胞經過工程設計可產生促紅細胞生成素(EPO)，一種促紅細胞生成並用於治療貧血的激素。這些治療性人類細胞在小鼠中存活至少19周的時間。

安德森說：“裝置中的細胞就像工廠一樣，不斷產生高水平的EPO。這導致動物體內紅細胞數量的增加，”

此外，研究人員表明，隻有對小分子藥物治療後，他們才能對移植的細胞進行編程以產生蛋白質。具體而言，當給小鼠注射強力黴素時，移植的工程細胞會產生EPO。該策略僅在需要時才允許按需生產蛋白質或激素。

研究人員說，這種類型的“活藥工廠”可以用於治療任何需要頻繁服用蛋白質或激素的慢性疾病。 他們目前專注於糖尿病，並且正在研究延長胰島細胞移植壽命的方法。